密度锁内分层传热特性的初步探讨

通过可视化观察方法,对3种不同实验管内的流体分层传热特性进行实验研究,同时,建立传热计算模型,对密度锁内的传热机理进行分析.结果表明:密度锁内的分层工质自上而下分为:混合层、界面层、导热层.混合层内的传热以对流为主,其余两部分的传热以导热为主.对不同管径的研究表明,密度锁内的蜂窝通道能有效地抑制扰动作用,减小混合层的厚度,降低通过密度锁的热量传递.     

密度锁内分区模型研究

通过实验研究流速对密度锁内温度场和分层的影响,并建立了分区模型。研究结果表明:密度锁可分为混合区、分层区和恒温区,其中分层区又可分为强分层与弱分层,分层界面则位于混合区与分层区之间。此外,本文还将密度锁内温度场分为5类,其中第2类温度场最好,是密度锁正常工作时的最佳选择。     

密度锁栅格结构对分层稳定特性影响

对密度锁内流场进行理论分析和实验观察,研究了栅格结构对密度锁分层稳定特性的影响.结果表明:在无分层时,密度锁内为涡旋流动;有分层时,涡旋被限制在分层上方,涡旋与分层相互作用,直至达到平衡;无栅格时,密度锁存在多个平衡点,分层容易从一个平衡点过渡到下个平衡点,很难稳定;有栅格时,分层能较快地达到平衡点,且由于栅格增强了能...     

密度锁内流体稳态传热模型的建立

根据温度场的特点,将密度锁分为混合区、导热区和恒温区,并分别进行建模。用该模型对密度锁进行稳态传热计算,并与实验结果进行对比。结果表明:本工作建立的稳态传热模型能较好地计算出密度锁内的温度场。研究建立了密度锁的热损失量计算式,并对热损失量最小值的情况进行了讨论。     

密度锁界面下方稳态温度场的实验研究及分析

本文通过实验模拟了密度锁内分层界面下方流体稳态温度场分布,发现这部分流体的稳态温度分布曲线存在一个升温结束点,它是导热层与恒温层的分界,只有将升温结束点控制在密度锁内才能有效地抑制传热.本文建立了一个能够描述该部分流体稳态温度分布的数学模型,通过该模型可以给出升温结束点的位置.它为优化密度锁高度提供了理论依据.     

密度锁内无扰动时稳态温度场分析

实验模拟了密度锁内无扰动时稳态温度场分布。结果发现,稳态温度分布曲线上存在一个温度分层结束点;它是导热层与恒温层的分界,只有当温度分层结束点在密度锁内才能有效地抑制传热。应用半无限大平板导热模型、一维等截面直肋稳态导热模型和Fluent流体计算软件对无扰动时稳态温度场分布进行了理论计算。结果表明,半无限大平板导热模型是计算密度锁内无扰动时稳态温度场分布和温度分层结束点位置的最佳方法。     

密度锁工作特性的实验研究

介绍了密度锁的工作原理,并设计搭建了实验装置,研究了稳态工况和主泵停转事故时密度锁的工作特性。结果表明,在稳态工况下,密度锁能长期保持关闭,从而将主回路和余热排出回路隔开,此时,余热排出回路处于非工作状态,不会影响反应堆的正常工作。当发生主泵停转事故时,密度锁能迅速打开,使主回路和余热排出回路连通。余热排出回路会建立自然循环,且足以带走剩余热量。     

密度锁内稳态分层特性的实验研究

通过可视化观察方法,对3种不同实验管内的冷热流体分层特性进行实验研究,同时,根据界面力的平衡条件,对密度锁内分层的稳定性进行了分析。稳态工况下,密度锁内冷热流体间存在一界面层,且界面层内具有较大的温度梯度;界面层的稳定性受温度交界面处的扰动速度及界面层内温度梯度的影响,稳定的界面层对阻止冷热流体搅混具有积极作用。另外,对实验管内有无隔板情况进行分层特性对比实验,表明密度锁内的蜂窝通道不但有利于界面层的稳定,且有利于界面形成位置的控制。     

密度锁内分层界面的作用分析

进行了冷态和热态实验,结合理论分析研究了密度锁的抗扰动机理。冷态时,流体流动产生的压力差引起了密度锁中各通道流体的大环流运动;热态时,密度锁内分层界面的形成对大环流运动起到了阻碍作用。结果表明:由于压力差作用,密度锁内分层界面向一侧倾斜产生重位差;当压力差与重位差相平衡时,大环流运动被阻止,流体达到分层平衡。     

小通道振荡导致密度锁失效研究

对密度锁内小通道振荡现象进行实验研究,发现密度锁失效是由于某一小通道内的分层界面在振荡过程中超出栅格,从而在小通道间形成循环所致。通过理论分析,提出3种解决方法:改变通道管径、减小通道间压差和扰动均匀化,以此为依据设计密度锁结构并进行实验进行验证。结果表明:改变通道管径只有在振荡界面通过管径变化处时才起作用;减小通道间压差的方法则需增加密度锁长度;扰动均匀化是最佳方法,可有效地减弱振荡幅度。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。